温室大棚智能监测系统设计毕业设计论文VIP

3 5 第一部分设计任务与调研要功能：(1)可以自行设定所要监测的温度值；(2)实际温度与设定监测的温度相差在不同范围内做出不同的提示：◆不小于3℃时，红灯常亮；◆大于1℃且小于3℃时，绿灯闪烁。进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条的反季节中，可获得比室外生长更优的环境条件，达到作物的栽培目的。温室智能测控系统能监测温室的温、湿度，内多个位置，对温室环境进行多点实时动态采集，经过A/D转换，送入单片机降温包括遮光降温法、屋面流水降温法、蒸发冷却法及强减少贯流放热和通风换气量、增大保温比、增大地表热流量。空气湿度的调控，主要是防止作物沾湿和降低空气湿度两个直接目的。除湿的方法有通风换气、加温除湿、适当地控制灌水量、使用除湿型热交换通风装置。加湿的方法包括喷雾加湿、湿帘加湿、温室内顶部安装喷雾系统。本系统分别采用热风采暖系统、通风降温除湿和喷雾加湿的方法。当湿度低于设定值即打开滴灌电磁阀进行喷水，当湿度与设定值的偏差满足要求时即关闭电磁阀；当温度高于设定值一定幅度或湿度高于设定值一定幅度时，单片机控制风扇进行排风；当温度低于设定值一定幅度时，单片机控制电热丝进行加热。所以，温室智能测控系统的执行装置是风扇、电热丝和滴灌电磁阀。第二部分设计说明测量精度和控制精度。系统整体结构如图2-1:时钟显示时钟显示Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程结构分别如图如2-2、图2-3所示。(T2EX)P1.1C2 丽/P3.6g1629pPSEN图2-2AT89C52引脚图程序存储器程序存储器数据存储器定时计数器图2-3AT89C52内部结构图数据总线地址总线控制总线CPU:由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；业京包J义怕RAM:用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数下载高清无水印ROM:用以存放程序、一些原始数据和表格；AT89C52具有以下标准功能：8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。(2)状态周期：每个状态周期为时钟周期的2倍，是振荡周期经二分频后(3)机器周期：一个机器周期包含6个状态周期SI-S6,也就是12个时(4)指令周期：它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。每条指令执2.3DHT90温湿度传感器一芯片(CMOsenstm技术);(3)带有工业标准的I2C总线数字输出接口；(4)具有露点值计算输出功能；(5)具有卓越的长期稳定性；(6)湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位，并可编程为12位和8位；(7)小体积(7.65*5.08*23.5mm),可表面贴装；(8)具有可靠的CRC数据传输校验功能；(9)片内装载的校准系数可保证100%互换性；(10)电源电压范围为2.4～5.5V;(11)电流消耗，测量时为550uA,平均为28uA,休眠时为3uA。(一)温度传感器部分由能隙材料PTAT(正比于绝对温度)研发的温度传感器具有极好的线性。可用其中在5V标准电压下，dl=-40,d2=0.01表2-1为温度转换系数表：表2-1温度转换系数表(二)湿度传感器部分敏感元件(湿度):电容性聚合体测湿敏感元件；湿度变送范围：0~100%RH;精度(湿度准确度):±3%RH;湿度值输出DHT90可通过I2C总线直接输出数字量湿度值，DHT90的输出特表2-2为湿度转换系数表。表2-2湿度转换系数表考虑湿度型号的温度补偿，由于实际温度于测试参考温度25℃的显著不同，表2-3为0温度补偿系数表：表2-3温度补偿系数表DATA引脚为三态结构，用于读取传感器数据。当向传感器发送命令时，之后改变。为确保通讯安全，DATA的有效时间在SCK上升沿之前和下降沿之后以后有效，且维持到下一个SCK的下降沿。(1)传输开始初始化传输时，应首先发出“传输开始”命令，该命令可在SCK为高时使DATA由高电平变为低电平，并在下一个SCK为高时将DATA升高。接下来的命令顺序包含三个地址位(目前只支持“000”)和5个命令位，当(2)连接复位顺序如果与DHT90传感器的通讯中断，下列信号顺序会使串着发一个“传输开始”命令。初始化命令和传输开始命令如图2-5所示：二90%图2-5初始化命令和传输开始命令(3)温湿度测量时序当发出了温(湿)度测量命令，控制器就要等到测量完成。使用8/12/14位的分辨率测量分别需要大约11/55/210ms的时间。为表两字节的测量数据与1字节CRC校验和。控制器必须通过使DAT为使DHT90的温升低于0.1℃此时的工作频率不能大于标定值的15%。如表2-4所示温湿度测量命令：温度测量TrarsmissicnSatAdtress='000002.4.11602字符型LCD简介LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介尊2A2图2-71602字符型液晶显示器实物图在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件的几个优点：色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。(2)数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。3)体积小，重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来3)体积小，重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得(4)功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。2.4.2液晶显示器的原理和分类1.液晶显示原理：液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。2.液晶显示器的分类：液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(SimpleMatrix)和主动矩阵驱动(ActiveMatrix)三种。3.液晶显示器各种图形的显示原理：线段显示：点阵图形式液晶由MXN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当(000H)=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当(3FFH)=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,……(00EH)=00H,(00FH)=0OH时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。字符显示：用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应汉字显示：汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占32B,分左右两半，各占16B,左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1,送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。2.4.31602LCD的基本参数及引脚功能(1)1602LCD主要技术参数：(2)引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口，各引脚接口说明如表2-5所示：表2-5引脚功能表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1电源地9数据2电源正极数据3液晶显示偏压数据4数据/命令选择数据5数据6E使能信号数据7数据背光源正极8数据背光源负极度最高，对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7~14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3、硬件电路设计的时钟信号的控制下严格的按时序执行指令进行工作，时钟的频率影响单片机XTAL2,它们跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，便构电路中的C1、C2的选择在30PF左右，但电容太小会影响振荡的频率、稳定性和快速性。晶振频率为在1.2MHZ～12MHZ之间，频率越高单片机的速度就越快，但对存储器速度要求就高。为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的本电路的时钟设计也是根据AT89C52单片机原理来设计，如图2-8。图2-8系统时钟电路DATA数据线接一个10k的上拉电阻，防止信号干扰。SCK和DATA接单片机loklok_3.3显示电路预览与源文档一致下载高清无水印二二ELED-图2-101602液晶显示接口电路换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值(或低于下限值)压电式蜂鸣器，然后通过MCS-51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在图中，P3.2接晶体管当P3.2输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。图2-11是一个简原创力文档预览与源文档一致下载高清无水印图2-11三极管驱动的峰鸣音报警电路于单片机AT89C52的P3.2口，但温湿度过限时，P3.2口被置0,本系统开始工4、系统软件设计与调试4.1系统的软件设计介绍系统初始化系统初始化显示时间校时湿度采集数据处理温湿度显示温湿度是否超值蜂鸣器报警结束是图2-12系统主流程图本设计的湿度读取主要是由DHT90温湿度传感器的初始化后，再延时后读取温湿度读取成功后在进行线性拟和数据然后在进行显示再延时0.8S延时0.88DHT90通信重启图2-14温湿度采集和显示流程图4.4报警子程序设计报警子程序的主要流程如图2-15所示。报警报警返回图2-15报警子程序流程图4.5系统调试在硬件设计完成和软件设计完成后，毕业设计工作进入系统调试阶段。烧入程序过后，接上电源后出现的第一个问题是液晶显示屏出现乱码现象，这个来P3.2口一直输出的是高电压，根据NPN管导通调节，需要集电极电压>基极电压>发射极电压，才能正常导通。于是，蜂鸣器就一直在报警了，通过对程序的修改之后，只有温湿度超过了设定上下限值后P3.2口才会:第三部分设计成果总电路图如图3-1所示：ED-19-DB0pFP13W二电位器KU0—DB)C图3-1总电路原理图Delay_N1ms(2)://延时2Ms,保持主机电位为低电平(Min=800usMax2Delav_NIOus(1);//延时30us,保持主机重事重事//判断从机是否发出80us的高电平，如发出则进入数据接收状态Sensor_Data[i]=Read_SensorData();//对40位数据接收事重重重重重重重unsignedcharRead_Sunsignedchari,cnt:unsignedcharbuffer,tmp;}}//延时Min=26usMax50us跳过数据“0”的高电平Delay_N10us(2);//延时30us重重重重重重事重事returnbuffer:重重重重#defineWRITE_SECOND0x80#defineWRITE_HOUR0x84#defineREAD_SECOND0x81#defineREAD_HOUR0x85#defineWRITE_PROTECTsbitSCLK=PI^6://DS1302时钟信号7脚sbitCE=P1^4;//DS1302片选5脚voidWrite1302(unsignedcharCE=1://CE引脚为高，逻辑控制重重重重事unsignedchari,temp,dat1,重重事for(i=8;i>0;i-){//循环8次移位进制重事重事重重voidInitial(void)Write1302(WRITE_PROTECT,0X00);//禁止写保护化重事重事第四部分结束语我的设计题目是“温室大棚温度湿度测控系统硬件设计”,刚一拿到这个题目，我真的是很茫然，不知道怎么着手去做，有时候感觉自己就快坚持不下去了，感觉很辛苦，还产生了放弃了的念头，但是我还是坚持下来了，因为我知道它对我来说具有很大的挑战性，我要去克服我的薄弱环节，我选择了拼搏，然后就慢慢的进入了状态，思路也逐渐的清晰了，历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。首先是收集资料，在谢老师的指导下，我通过各种渠道开始准备工作，通过网络、图书馆收集相关核心期刊、书籍等。通过这些准备工作了解了自己所需要做的事情，及时和谢老师沟通有关毕业设计相关内容。接下来，我开始对所收集资料进行整理、分析研究、对比，并制作了课题研究的方案。由于对单片机等芯片还不是特别的了解，所以也通过观看各种教学视频，大致了解了各种端口的作用，也学会了画一些简单的电路图。通过1个月的学习之后，在老师和同学的帮助下终于制定了自己所做毕业设计的方案。通过一段时间的了解之后，我就着手开始了硬件的设计，首先是材料的选择，虽然自己想好了很多材料，但是到现场去购买的时候总是买不到一些部件，这就考验自己的时候到了，是一定要坚持这种器件的使用呢，还是选择另外的来代替。通过老师的指导后，终于买齐了硬件所需的部件，当然其中一部分已经用其他的来代替了，别看这只是材料的选择，对我来说确是最关键的一步，有了硬件之后，其他焊接工作也就陆续的完成了，之后就是开始了硬件调试和设计的写作。总之，感谢我的指导老师谢子明对我的悉心指导和帮助。当然，在我的设计过程中，与同学之间的交流互动，也使自己学到了不少知识。虽然也经历了不少艰辛，不过，我觉得这一切都是值得的，在这次设计过程中使我懂得了很多知识，培养了我独立工作能力的同时，也学会了团结互助。相信会对今后的生活工作中有巨大的帮助。虽然感觉这次的设计做的不是很好，但设计过程中所学到的东西才是我最大的收获。第五部分致谢四年的时间不知不觉已经过去，离校在即，感觉到了离校的不舍和一股悲这一年来，我在指导老师的悉心指导下圆满的完成了各项学习和实验设计任务。一开始的时候，很多东西都不懂，老师为我的毕业选题提供了许多宝贵的意见，并指导我毕业设计要求所做的各项任务。当然每周我都会去实验室接受张老师的指导，为我解决了毕业设计硬件选择的问题。使我在许多问题上少还有在我身边默默帮助我的同学们，你们总是在耐心的指导